I Corsi
Grafcet: Formalizzazione
Grafcet: Loop di esecuzione
Grafcet: Traduzione
Il controllo di Sistemi ad Eventi Discreti
Si definiscono con il termine di Sistemi ad Eventi Discreti quei sistemi in cui la evoluzione dello stato dei componenti avviene ad eventi piuttosto che in maniera continua. Anche se il considerare l'evoluzione di un sistema ad eventi discreti è solo una approssimazione della realtà, tale semplificazione risulta spesso efficace ed è tale da snellire notevolmente un problema di automazione.
Nella maggior parte dei casi, infatti, l'oggetto dello studio è un sistema molto complesso ed eterogeneo di macchine per cui, piuttosto che dover affrontare il problema di controllo della singola macchina, si richiede la realizzazione di un sistema di automazione e di sincronizzazione di più macchine.
Lo stesso controllo delle singole componenti del processo viene progettato per astrazioni successive, sintetizzando preventivamente il controllo delle macchine per poter soddisfare dati requisiti di continuità, di rapidità e di qualità di automazione, in modo tale da poter approssimare il comportamento della singola macchina ad una semplice successione di stati ben definiti.
I metodi per il progetto di Processi Automatizzati
Esistono diversi metodi a supporto del progetto di sistemi automatizzati. Tra i metodi di analisi più noti, ad esempio, c'è quello che usa un metodo grafico - matematico indicato con il termine di Reti di Petri che permette di analizzare la sequenza di operazioni svolte nel processo automatizzato per verificare la presenza di collisioni o semplicemente per valutarne l'efficienza. L'efficacia del metodo consiste nella formalizzazione matematica delle operazioni preventivamente strutturate tramite un grafo orientato, in modo da poter analizzare anche matematicamente, magari tramite il supporto informatico, l'efficacia e la correttezza del progetto di automazione.
I metodi di sintesi del controllo dei processi sono soprattutto derivati dal tipo di "macchine" che vengono utilizzate oggi per il controllo di processo, i PLC (Controllori Logici Programmabili). Questi dispositivi discendono dalle reti a relais molto utilizzate fino agli anni '70 in gran parte dei processi industriali automatizzati e ne ereditano in gran parte la modalità di funzionamento. Il funzionamento di un PLC può essere così sintetizzato:
 | A. Lettura istantanea dello stato del processo controllato tramite dispositivi di misura specializzati; |
| B. Elaborazione, in funzione di tutte le letture dello stato in ingresso, delle azioni da compiere per modificare lo stato del processo nel modo desiderato; |
| C. Attuazione delle uscite tramite attuatori comandabili direttamente; |
| D. Ripeti da (A); |
Uno dei maggiori problemi nell'utilizzo dei PLC, almeno all'origine del loro utilizzo, è stato la mancanza di metodi efficaci per la progettazione del controllo, nonostante la grande capacità di elaborazione da loro offerta. All'origine del gap tra metodi e tecnologia, un fenomeno che tuttora affligge gran parte delle macchine moderne, è il rapido accrescere delle capacità di elaborazione dei PLC rispetto a ciò che le reti a relais - progettate con metodi statici ed inadeguati per sistemi dinamici come i PLC - erano in grado di offrire. La mancanza di metodi, insieme alla differenziazione di prodotti offerta dalle case costruttrici di PLC (fino alla comparsa di nuovi standard, la maggior parte dei PLC era assolutamente incompatibile da modello a modello), ha reso molto critica la manutenzione dei processi di automazione, per cui la necessità di nuovi metodi è diventata oltremodo pressante.
Il metodo basato sul Grafcet
Fino alla definizione del Grafcet nel 1982, esistevano diversi metodi che potevano essere applicati alla risoluzione di problemi logici dinamici, la maggior parte dei quali diventano gradualmente più inadeguati al crescere della complessità del problema da risolvere.
Il Grafcet, diagramma funzionale standardizzato dall'UTE (Union Technique de l'Electricité) che fa uso del concetto di Stato, Transizione e di Collegamento Orientato, consente di strutturare un problema secondo livelli di astrazione successiva, offrendo inoltre la possibilità di traduzione diretta della sua struttura in uno dei linguaggi a basso livello normalmente utilizzato nella programmazione dei PLC (ad esempio il linguaggio grafico LADDER o il linguaggio assembler dei PLC).
Il Grafcet è assimilabile ad un diagramma degli stati o ad un diagramma di flusso, ma ne differisce per il fatto che mentre in questi ultimi ogni stato è individuato da una ben precisa configurazione (invariante) delle uscite, nel Grafcet uno Stato è individuato da un insieme di Azioni, mentre una transizione tra due stati è condizionata ad un evento che determina la fine di un'azione e l'inizio della successiva. Al contrario di molti diagrammi di flusso, inoltre, più stati possono essere contemporaneamente attivi e la possibilità di coordinazione di questi è una delle più importanti proprietà di questo linguaggio.
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La formalizzazione nata con questo linguaggio permette di definire degli stati iniziali (stati che sono attivati all'attivazione del programma creato con il Grafcet), un collegamento di Scelta alternativa nell'attivazione di due o più stati, l'attivazione contemporanea di più stati attraverso un collegamento di Parallelismo, la convergenza sincronizzata di più stati attraverso un collegamento di Sincronizzazione. Per maggiori dettagli, è opportuno fare riferimento al documento che ne definisce in modo completo la formalizzazione.
Questa pagina è stata aggiornata il 19/06/01.